固溶热处理是一种通过加热合金至高温单相区并快速冷却以获得过饱和固溶体的热处理工艺。其核心原理是通过高温使合金中的溶质元素充分溶解到基体金属中，形成均匀且过饱和的固溶体，从而改善材料的力学性能和耐腐蚀性。

一、基本定义与原理

定义

将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相溶解到固溶体中后快速冷却，得到过饱和固溶体的工艺。

原理

- 溶解过程：

合金在高温下，溶质元素（如碳、铬、镍等）溶解度显著提高，形成均匀的固溶体。

- 快速冷却：通过淬火（如水淬、沸水淬）抑制析出相重新形成，获得亚稳态的过饱和固溶体。

二、主要目的

改善力学性能

提高合金的强度、硬度、耐磨性和抗腐蚀性。

组织优化

通过细化晶粒（如形成细小析出相）提升材料综合性能。

三、典型应用

铝合金

- T6状态：

固溶后人工时效，硬度达最高值，适合高精度机械零件。

- T61状态：沸水淬火后人工时效，尺寸稳定性更优，抗应力腐蚀性能增强。

钢类

- 特殊钢：

如Mn13高锰钢（Hadfield钢）通过固溶处理获得奥氏体组织，提高加工硬化能力和耐磨性。

- 铬镍不锈钢：固溶处理固定高温奥氏体，改善耐腐蚀性和塑性。

四、工艺关键点

温度控制：

需精确控制在固溶线与固相线之间，避免过烧（如共晶反应相未消除）。

冷却速度：

快速冷却（如水淬）是关键，否则可能形成粗大晶粒或析出粗大相。

后续处理：

常配合人工时效（自然或分级时效）以获得最佳性能。

五、与其他热处理的区别

固溶热处理可视为淬火的一种形式，但更强调通过快速冷却获得过饱和固溶体，为后续时效处理奠定基础。例如，T6和T61铝合金的区别仅在于淬火温度（水淬或沸水淬）和时效条件。

通过合理设计固溶热处理工艺，可有效提升金属材料的综合性能，满足不同工程需求。